UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE QUINTANA ROO
ASIGNATURA: FÍSICA
PROBLEMARIO: LEYES DE NEWTON.
PROFESOR:: OMAR MEJENES SÁNCHEZ PROFESOR
ALUMNO: ROGER NARCISO SANTOS DOMÍNGUEZ
CANCÚN QUINTANA ROO A 8 DE MARZO DEL 2011
LISTA DE COTEJO DE PROBLEMARIO
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN NOMBRE DEL ALUMNO
FIRMA DEL ALUMNO
ROGER NARCIS0 SANTOS DOMÍNGUEZ PRODUCTO: PROBLEMARIO ASIGNATURA:
NOMBRE DEL TEMA O TAREA: EJERCICIOS DE LAS LEYES DE NEWTON
FÍSICA
GRUPO: BIOTENOLOGIA TM
NOMBRE DEL DOCENTE ING. OMAR MEJENES SANCHEZ
FECHA:
26 DE ENERO DEL 2011
PERIODO CUATRIMESTRAL: PRIMER CUATRIMESTRE FIRMA DEL DOCENTE
INSTRUCCIONES Revisar las características que se solicitan y califique en la columna "valor obtenido" el valor asignado con respecto al valor del reactivo. En la columna "OBSERVACIONES" haga las indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cuáles son las condiciones no cumplidas.
VALOR DEL REACTIVO
CARACTERÍSTICAS A CUMPLIR (REACTIVO)
10%
Es entregado puntualmente. Hora y fecha solicitada.
10%
Presentación (Portada, etc.), limpieza, ortografía
30%
Sigue el procedimiento
50%
Resultado CORRECTO
4%
100%
presenta de forma clara los conceptos y ecuaciones sobre:
CALIFICACIÓN:
VALOR OBTENIDO
OBSERVACIONES
INSTRUMENTO DE EVALUACIÓN SUMATIVA: PROBLEMARIO – LEYES DE NEWTÓN EVIDENCIA DE APRENDIZAJE
1. Un guepardo puede acelerar de 0 a 96 Km/h en 2s, mientras que una moto requiere 4.5s. Calcular las aceleraciones medias del guepardo y de la moto y compararlas con la de la aceleración de la gravedad. La aceleración media está dada por la siguiente relación:
Calculando la aceleración media para la moto:
Para poder realizar el cálculo anterior se necesita unificar las unidades empleadas en este caso convertiremos 96 km/h m/s 96 km 1000 m 1 h 26.7 m h 1 km 3600 s s Entonces tenemos para la moto
Comparando la aceleración de la moto el guepardo y la gravedad,
,
Para el guepardo la aceleración media seria:
podemos ver que con la aceleración de la gravedad nos llevaría menos de cuatro segundos y más de 2 llegar a los 96 km/h.
2. Un estudiante de la UP contento por su graduación lanza su birrete hacia arriba con una velocidad de 14.7 m/s. Si despreciamos la resistencia del aire. a) ¿Cuánto tardara el birrete en alcanzar su punto máximo? b) ¿Cuál es la distancia recorrida para alcanzar este punto máximo? c) El estudiante recupera su birrete nuevamente en el punto que lo lanzó ¿Cuánto tiempo permaneció en el aire? Solucionando a) El tiempo en que alcanza el birrete su altura máxima está dada por la siguiente ecuación:
, como , entonces Solucionando b) La distancia recorrida para alcanzar el punto máximo lo podemos hallar con la si guiente ecuación: como y , entonces: También se puede solucionar empleado la ecuación: 2
(consideramos g = -9.8 m /s negativa)
Solucionando c) Sabiendo que emplea 1.5 s en subir hasta el punto más alto y que emplea el mismo tiempo para bajar tenemos entonces que permanece 3 segundos en el aire.
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3. Un automovilista frena hasta detenerse con una aceleración de 5 m/s2. Cuál es la distancia de frenado si la velocidad inicial es de: a) 30 m/s b) 100 km/h = 27.78 m/s
Solucionando a) Si elegimos la dirección del movimiento como positiva, la velocidad inicial y la distancia de frenado serán positivas y la aceleración será negativa.
que es la distancia recorrida, para ello podemos utilizar la ecuación siguiente: ; despejando y sabiendo que Queremos determinar
tenemos que:
Solucionando b)
4. José se trepa a un árbol para observar a su vecina que se encuentra en traje de baño. Por desgracia, olvidó los prismáticos en el suelo. Su amigo Raciel, le lanza los prismáticos con mayor fuerza que precisión. Los prismáticos pasan por la mano extendida de José 0.69s después del lanzamiento y retornan al mismo punto 1.68s después. ¿A qué altura se encuentra José? Solucionando: Sabiendo que José esta a 0.69 s del piso y que los prismáticos de esos 0.69 siguen elevándose y vuelve a ese punto de 0.69 s en 1.68 s podemos deducir que el total de tiempo que los prismáticos están en el aire es de: 1.68 s + (2X0.69 s) = 3.06 s, ósea que alcanza su máxima altura a los 1.53 s.
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Para conocer la altura a la que esta José lo podemos hacer con la formula siguiente:
, Sabiendo que solo nos faltaría conocer
La cual la podemos calcular de la siguiente ecuación:
Sabiendo que
y t
max-h =
1.53 s tenemos:
Sustituyendo valores en tenemos: Entonces podemos asegurar que José se encuentra a 8 metros del punto de lanzamiento de l os prismáticos
5. Un coche viaja a 90 km/h en una zona escolar, un coche de un policía de tránsito que está parado, arranca cuando el infractor le adelanta y acelera a una velocidad constante de 5 m/s 2. a) ¿Cuánto tiempo tarda el policía en alcanzar al infractor? b) ¿Qué velocidad lleva el policía cuando lo alcanza? c) ¿Qué velocidad lleva el carro del policía cuando se encuentra a 25m del infractor? Solucionando a) Primero podemos ver que el coche: Que la velocidad del coche es: 90km/h = 25m/s. siendo su Vco = Vcf Aceleración = 0 m/s2
Segundo podemos ver que el transito:
Aceleración
Vpo = 0 m/s.
2
= 5 m/s
Tercero podemos ver que ambos:
Xo = 0 m
Al momento del policía alcanzar al coche Xp = Xc
Tiempo en que alcanza el transito al coche es igual para ambos.
Ahora bien, como lo que queremos es buscar el tiempo de alcance resolvemos la siguiente ecuación para ambos:
Para el coche sustituimos valores conocidos ceros: Para el policía sustituimos valores conocidos ceros: Como X = X igualamos ambas ecuaciones y despejamos t: Hallando el valor de t: El transito alcanza el coche solamente en 10 segundos p
c
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Solucionando b)
Como sabemos que , entonces: Resolviendo: Para ello emplearemos la ecuación siguiente:
Solucionando c) Queremos la velocidad del policía en el instante en que le falta 25 m para alcanzar al coche .
entonces:
Tenemos en esta situación que
Sustituyendo valores conocidos:
Resolviendo por formula general para t:
Hallamos 2 valores para t: Probamos (t1 y t2 )estos tiempos en ambos (el coche y el policia) para ver cual cumple con la condicion dada:
m =3.17m Cumple la condición.
=196.82m Cumple la condición.
Probando ambos tiempos para velocidad podemos ver que:
Comparando con la velocidad del coche: Para tiempo 1: 5<25 y para tiempo 2: 44>25
Por lo que podemos decir que en tiempo 1 no tiene la velocidad necesaria el policía para alcanzar el coche y en el tiempo 2 lo va alcanzar en un momento siguiente. Concluyendo la velocidad buscada es:
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6. Una persona que va en un ascensor y ve caer un tornillo del techo. La altura del ascensor es de 3 metros. ¿Qué tiempo tarda el tornillo en llegar al piso si el ascensor sube con una aceleración constante de 4 m/s2? Solucionando: Sabemos que la suma del desplazamiento de ascensor y del tornillo es 3m. Para facilitar el problema supondremos que el ascensor parte del reposo mejor entendido que el tornillo se desprende al instante de iniciar la ascensión. Entonces tenemos que:
Como las gravedades son contrarias en realidad se suman ya que el objeto se moverá más rápidamente o mejor dicho más acelerado.
Sabiendo que las velocidades y desplazamientos iniciales respectivamente son ceros, tenemos:
Que es tiempo buscado 7. Unas gotas de lluvia caen de una nube situada a 1700 m de altura. Si despreciamos la resistencia del aire. ¿A qué velocidad descenderán las gotas al llegar al suelo? Solucionando: Queremos encontrar velocidad de caída libre que está dada por la siguiente ecuación
Tomando solo necesitaríamos el tiempo. Y para ello emplearemos la siguiente ecuación.
Sabiendo que
Entonces:
Que es la velocidad buscada
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